الشاحنات الثقيلة ، أو نصف الشاحنات التي يزيد وزنها الإجمالي للمركبة عن 26,000 رطل ، مسؤولة عن حوالي 15٪ من إجمالي استخدام طاقة النقل في الولايات المتحدة وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ستكون كهربة هذه المركبات خطوة مهمة نحو إزالة الكربون من وسائل النقل في الولايات المتحدة. ومع ذلك ، فإن فرصة المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات (BEVs) في الشاحنات الثقيلة موضع نقاش كبير بسبب المخاوف بشأن نطاق السيارة ومتطلبات الشحن وأوزان البطارية.
باحثون من الوطنية المتجددة الطاقة قام المختبر (NREL)، بالتعاون مع اثنتين من مرافق الكهرباء، مؤخرًا بدراسة فرصة واعدة لكهربة هذا القطاع على المدى القريب من خلال شحن المستودعات. تم تفصيل هذا البحث، الذي يدرس العديد من عمليات النقل بالشاحنات قصيرة المدى، في مقالة حديثة نشرتها مجلة Nature Energy. واستكشف الفريق أيضًا تأثير هذه المركبات على الشبكة، موضحًا أنه في معظم الحالات موجود التكنلوجيا يمكن أن تستوعب شحن الشاحنات في المستودعات.
قال برينان بورلوج من NREL ، المحلل البحثي والمؤلف الرئيسي للدراسة: "لسنوات ، كانت صناعة النقل بالشاحنات متشككة في المركبات الكهربائية شديدة التحمل". "هذا التصور آخذ في التغير ، وتشير أبحاثنا إلى أن بعض عمليات المسافات القصيرة يمكن أن تكون كهربائية اليوم من خلال شحن المستودع منخفض الطاقة نسبيًا والذي لن يطغى على الشبكة."
تمثل الشاحنات قصيرة المدى نسبة كبيرة من إجمالي عدد الشاحنات
في حين أن معظم الناس يتصورون شاحنات نصف تحمل حمولات ثقيلة على طرق سريعة طويلة ، فإن البيانات التي تم جمعها من قبل مكتب الإحصاء الأمريكي تشير إلى أن ما يقرب من 80٪ من الشاحنات الثقيلة تعمل بشكل أساسي في نطاق 200 ميل. تمثل هذه الشاحنات حوالي 50 ٪ من إجمالي استخدام الطاقة للمركبات الثقيلة ، وعادة ما تكون مسؤولة عن توزيع البضائع بين المستودعات ومؤسسات البيع بالتجزئة القريبة. نتيجة لذلك ، غالبًا ما تتميز المركبات بمسارات قصيرة يمكن التنبؤ بها وفترات غير متوقعة في مواقع مركزية مثل مستودع المركبات ، مما يجعلها مرشحة رئيسية للكهرباء. من الناحية المثالية ، يمكن للأساطيل إجراء جميع عمليات الشحن في مستودعاتها ، حيث تكون مريحة وغير مكلفة ويمكن التحكم فيها بشكل كامل.
يتم تحفيز عمليات النقل بالشاحنات التجارية الثقيلة لتقليل تكاليف التشغيل. أظهرت دراسة أن تكاليف الوقود للشاحنات تشكل أكثر من نصف التكلفة الإجمالية للملكية. سيوفر التحول إلى أساطيل BEV انخفاضًا كبيرًا في تكاليف الوقود ويتطلب صيانة روتينية أقل ، وهي ميزة رئيسية أخرى للأساطيل.
محاكاة شحن المركبات الكهربائية لعمليات الأسطول في العالم الحقيقي
استفاد باحثو NREL من بيانات التشغيل الواقعية من غرفة مقاصة Fleet DNA التابعة لـ NREL لمحاكاة شحن المركبات الكهربائية في مستودعات الأسطول وجعل نتائج أحمال الشحن متاحة للجمهور لاستخدام الباحثين الآخرين. توفر أداة Fleet DNA ملخصات للبيانات المركبة وتصورات لعمليات أسطول الخدمة المتوسطة والثقيلة في العالم الحقيقي ، وهي مفيدة لفهم نطاق تشغيل المركبات التجارية عبر المهن وفئات الوزن. قام باحثو NREL بمحاكاة استراتيجيات شحن متعددة ، بما في ذلك الشحن "الذكي" ، حيث تستفيد BEV بشكل كامل من الوقت الذي تقضيه متوقفة في المستودع لشحنها بمعدلات أبطأ وتقليل ذروة الطلب على الطاقة. توضح هذه الدراسة أنه يمكن تلبية متطلبات الشحن عند مستويات الطاقة بما يتماشى مع تقنية الشحن الخفيفة الحالية (≤ 100 كيلو واط / مركبة) للأساطيل التي تمت دراستها.
دمج شحن المركبات الكهربائية للخدمة الشاقة على الشبكة
كان التركيز الأخير للبحث هو تقييم ما إذا كانت شبكة توزيع الكهرباء اليوم يمكن أن تدعم بشكل كاف شحن المستودعات للخدمة الشاقة. تعاونت NREL مع اثنين من المرافق - الشركة الجنوبية وشركة Oncor Electric Delivery Company ومقرها تكساس - لإجراء دراسة تكامل الأحمال لـ 36 محطة فرعية وتلخيص التكاليف والجداول الزمنية المطلوبة لترقيات الشبكة المتوقعة. وجد الفريق أن معظم (حوالي 80٪) من المحطات الفرعية التي تمت دراستها يمكن أن توفر أحمالًا متغيرة بمرور الوقت من 100 شاحنة مشحونة بقدرة 100 كيلوواط / مركبة دون أي ترقيات ، ويمكن أن تتجنب 10٪ إضافية من المحطات الفرعية الترقيات إذا استخدمت الأساطيل "الذكية" الشحن.
قال ديفيد وودي ، مدير أول في تخطيط التوزيع مع Oncor وأحد مؤلفي الدراسة: "هذا البحث فريد من نوعه لأنه يرسم صورة أكثر اكتمالاً لما سيبدو عليه تزويد هذه الأساطيل بالكهرباء". "نظرًا لتوفر التقنيات التي تتيح كهربة الأسطول للخدمة الشاقة ، يمكن أن تساعد دراسات مثل هذه في توقع تأثيرات هذا الانتقال والاستعداد لها. سيكون إشراك العملاء مع المرافق لمراجعة ملفات تعريف التحميل ، والاحتياجات التشغيلية والتشغيلية الحالية والمستقبلية ، والجداول الزمنية للنشر ، أمرًا أساسيًا في الانتقال إلى الكهرباء ".
من الآن فصاعدًا ، يهتم باحثو NREL بدراسة كيفية استخدام الإعلانات التجارية الأخرى المثالية قد تكون قطاعات التشغيل - مثل شاحنات التوصيل للميل الأخير أو النقل بالشاحنات طويلة المدى - مكهربة ومتكاملة مع الشبكة المتطورة.